Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Phần 1 9 Lập trình đồ họa với Java 2D 9 Chương 1 10 Tổng quan về Java 2D API 10 1.1 Enhanced Graphics, Text, and imaging 10 1.2 Rendering Model 11 1.2.1 Coordinate Systems 12 1.2.1.1 User Space 12 1.2.1.2 Device Space 13 1.2.2 Transforms 14 1.2.3 Fonts 15 1.2.4 Images 16 1.2.5 Fills and Strokes 17 1.2.6 Composites 18 Backward Compatibility and Platform independence 19 1.3.1 Backward Compatibility 19 1.3.2 Platform independence 21 1.4 The Java 2D™ API Packages 21 Chương 2: 25 Rendering with Graphics2D 25 2.1 Các lớp và giao diện 26 2.2 Rendering Concepts 27 2.2.1 Rendering Process 28 2.2.2 Controlling Rendering Quality 29 2.2.3 Stroke Attributes 31 2.2.4 Fill Attributes 32 Quá trình xử lý theo phiên 34 2.2.5 Clipping Paths 34 2.2.6 Transformations 35 2.2.6.1 Constructing an AffineTransform 37 2.2.7 Composite Attributes 38 2.2.7.1 Managing Transparency 39 2.2.7.2 Transparency and images 40 2.3 Thiết lập Graphics2Context 40 2.3.1 Setting Rendering Hints 40 2.3.2 Specifying Stroke Attributes 41 2.3.2.1 Setting the Stroke Width 41 2.3.2.2 Specifying Join and Endcap Styles 42 2.3.2.3 Setting the Dashing Pattern 42 2.3.3 Specifying Fill Attributes 44 2.3.3.1 Filling a Shape with a Gradient 44 2.3.3.2 Filling a Shape with a Texture 45 2.3.4 Setting the Clipping Path 46 2.3.5 Setting the Graphics2D Transform 48 2.3.6 Specifying a Composition Style 51 2.3.6.1 Using the Source Over Compositing Rule 51 2.3.6.2 Increasing the Transparency of Composited Objects 52 2.4 Rendering Graphics Primitives 53 2.4.1 Drawing a Shape 54 2.4.2 Filling a Shape 55 http://tailieuhay.com 1 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D 2.4.3 Rendering Text 57 2.4.4 Rendering images 57 2.5 Defining Custom Composition Rules 57 2.6 Rendering in a Multi-Screen Environment 57 Chương 3 76 Các đối tượng hình họa 76 3.1 Giao diện và lớp 76 3.2 Các khái niệm hình học: 79 3.2.1 Constructive Area Geometry 80 3.2.2 Bounds and Hit Testing 81 3.3 Combining Areas to Create New Shapes 89 Chương 4: 95 Hiển thị Font và văn bản 95 4.1.Giao diện và lớp 95 4.2.Các khái niệm về Font 97 4.3 Các khái niệm về Text Layout 99 4.3.1 Vẽ chữ 100 4.3.2 Ordering Text 102 4.3.3 Đo và định vị văn bản 104 4.3.4 Hỗ trợ thao tác với văn bản 105 4.3.4.1 Hiển thị dấu nhắc 105 4.3.4.2 Di chuyển dấu nhắc 107 4.3.4.3 Hit Testing 108 4.3.4.4 Đánh dấu vùng lựa chọn 109 4.3.5 Thực thi việc hiển thị văn bản trong ứng dụng Java™ 110 Quản lý việc hiển thị văn bản 111 4.4.1 Trình bày văn bản 112 Hiển thị dấu nhắc kép 113 4.4.3 Di chuyển dấu nhắc 114 4.4.4 Hit Testing 115 4.4.5 Đánh dấu vùng lựa chọn 116 4.4.6 Querying Layout Metrics 116 4.4.7 Vẽ văn bản trên nhiều dòng 117 Chương 5 127 Tạo ảnh 127 5.1 Các giao diện và các lớp 127 5.1.1 Các giao diện imaging (imaging interfaces) 128 5.1.2 Các lớp dữ liệu ảnh(image Data Classes) 128 5.1.3 image Operation Classes 130 5.1.4 Sample Model Classes 131 Color Model Classes 132 5.1.6 Exception Classes 133 5.2 Immediate Mode imaging Concepts 134 5.2.1 Terminology 136 5.3 Using Bufferedimages 137 5.3.1 Creating a Bufferedimage 137 5.3.2 Drawing in an Offscreen Buffer 138 5.3.2.1 Creating an Offscreen Buffer 139 5.3.2.2 Drawing in an Offscreen Buffer 141 5.3.3 Manipulating Bufferedimage Data Directly 142 http://tailieuhay.com 2 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D 5.3.4 Filtering a Bufferedimage 143 5.3.5 Rendering a Bufferedimage 143 5.4 Managing and Manipulating Rasters 151 5.4.1 Creating a Raster 151 5.4.2 Parent and Child Rasters 152 5.4.4 The WritableRaster Subclass 152 5.5 Image Data and DataBuffers 153 5.6 Extracting Pixel Data from a SampleModel 154 5.7 ColorModels and Color Data 155 5.7.1 Lookup Table 156 5.8 image Processing and Enhancement 156 5.8.1 Using an image Processing Operation 159 Chương 6 163 Mầu sắc 163 6.1 Các lớp 164 6.2 Những định nghĩa về mầu sắc 164 6.2.1 Không gian mầu 165 6.2.1 Biểu diễn màu 168 Chương 7 172 In ấn 172 7.1 Các giao diện và các lớp 172 7.2.1 Supporting Printing 175 7.2.1.1 Điều khiển in (Job Control) 175 7.2.2 Page Painters 176 7.2.3 Printable Jobs and Pageable Jobs 178 7.2.4 Typical Life-Cycle of a PrinterJob 179 7.3 Printing with Printables 182 7.3.2 Printing a File 186 7.4.1 Using a Pageable Job 192 7.4.2 Using Multiple Page Painters 194 Phần 2 207 Lập trình đồ họa với Java 3D 207 CHƯƠNG 1 208 NHẬP MÔN LẬP TRÌNH TRÊN JAVA 3D 208 1.1 Tổng quan về Java 3D API ™ 208 1.2 Các vấn đề cơ bản về Java 3D API™ 209 1.3 Xây dựng đồ thị khung cảnh 209 1.3.1 Thừa kế cấp cao từ Java 3D API 215 1.4 Cách thức để viết một chương trình Java 3D 217 1.4.1 Công thức đơn giản để viết một chương trình Java 3D 217 1.5 Một vài thuật ngữ trong Java 3D 222 1.6 Ví dụ đơn giản: HelloJava3Da 224 1.6.1 Các lớp của Java 3D Classes được sử dụng trong HelloJava3Da 230 Tạo nên hình lập phương có kích thước được định ra bởi các giá trị cho trước 234 1.7 Quay hình lập phương 234 1.7.1 Sự kết hợp của các phép biến hình: HelloJava3Db 236 1.8 Khả năng và hoạt động 237 1.8.1 Dịch các nội dung 237 1.8.2 Khả năng 238 1.9 Thêm vào các hành vi animation 240 http://tailieuhay.com 3 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D 1.9.1 Định nghĩa các hành vi animation 241 1.9.2 Các hàm biến đổi về thời gian: Ánh xạ một hành vi với thời gian 242 1.9.3 Lập danh mục các vùng 243 1.9.4 Ví dụ về hành vi: HelloJava3Dc 244 1.9.5 Phép biến hình và kết hợp các hành vi .Ví dụ: HelloJava3Dd 247 CHƯƠNG 2 252 Tạo các hình 252 2.1 Hệ tọa độ thế giới ảo 252 2.2 Visual Object Definition Basics 253 2.2.1 An Instance of Shape3D Defines a Visual Object 253 2.2.2 Node Components 255 2.2.3 Defining Visual Object Classes 256 2.3 Các lớp tiện ích hình học 257 2.3.1 Box 258 2.3.2 Cone 260 2.3.3 Cylinder 260 2.3.4 Sphere 261 2.3.5 More About Geometric Primitives 262 2.3.6 ColorCube 262 2.3.7 Example: Creating a Simple Yo-Yo From Two Cones 262 2.4 Các lớp toán học 268 2.4.1 Point Classes 272 2.4.2 Color Classes 273 2.4.3 Vector Classes 275 2.4.4 TexCoord Classes 276 2.5 Các lớp hình học 276 2.5.1 GeometryArray Class 277 2.5.2 Subclasses of GeometryArray 285 2.5.3 Subclasses of GeometryStripArray 287 2.5.4 Subclasses of IndexedGeometryArray 293 2.5.5 Axis.java is an Example of IndexedGeometryArray 296 2.6 Appearance and Attributes 297 2.6.1 Appearance NodeComponent 298 2.6.2 Sharing NodeComponent Objects 299 2.6.3 Attribute Classes 299 2.6.4 Example: Back Face Culling 310 2.7 Bounds and Scope 320 2.7.1 Bounds Node Components 321 2.7.2 BoundingLeafa Node 325 2.7.3 Scope 328 2.8 Hình học nâng cao 329 2.8.1 Multiple Geometries in a Single Shape3D 330 2.8.2 GeometryArray 332 2.8.4 AlternateAppearance <new in 1.2> 340 2.9 Clipping – Cắt xén 343 2.9.1 View Defines a Frustum 343 2.9.2 Clip Node 345 2.9.4 ModelClip Example 346 CHƯƠNG 3 350 TẠO NỘI DUNG 350 http://tailieuhay.com 4 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D 3.1 Nội dung chính 350 3.1.1 GeometryInfo 351 3.2.1 Một ví dụ đơn giản về GeometryInfo 351 3.2.2 Sử dụng GeometryInfo 352 3.2.3 Một số lớp thông dụng có liên quan đến GeometryInfo 353 Loaders 358 Một ví dụ đơn giản sử dụng leader 359 Các loader phổ biến 360 3.3.3 Giao diện của gói Loader và lớp cơ sở 361 Viết một loader 365 Công việc của một loader 365 Hàm tạo lớp Loader 366 Viết một File Loader đơn giản 368 Text2D 379 3.5.1 Ví dụ Text2D đơn giản 379 3.5.2 Lớp Text2D 380 Text3D 382 Một ví dụ Text3D 382 Những lớp liên quan để tạo ra đối tượng Text3D 384 Nền không gian đồ họa 391 Một ví dụ background 391 Lớp Background 392 CHƯƠNG 4 396 TƯƠNG TÁC 396 4.1 Hành vi: Cơ sở của tương tác và hoạt hình 397 4.1.1 Ứng dụng của hành vi 397 4.1.2 Tổng quan lớp Behaviour 399 4.2 Cơ bản về hành vi 399 4.2.1 Viết một lớp Behaviour 400 4.2.2 Sử dụng một lớp Behaviour 405 4.2.3 Các hàm API trong lớp Behaviour 409 4.3 Điều kiện kích hoạt: Cách kích hoạt các hành vi 412 4.3.1 Điều kiện kích hoạt 413 4.3.2 WakeupCriterion 414 4.3.3 Quy định lớp WakeupCriterion 414 4.3.4 Thành phần của WakeupCondition 430 4.4 Lớp Behaviour tiện ích xử lý bàn phím 432 4.4.1 Một ví dụ đơn giản 433 4.4.2 Lớp KeyNavigatorBehaviour và KeyNavigator 435 4.5 Lớp tiện ích tương tác với chuột 437 4.5.1 Sử dụng lớp MouseBehaviour 437 4.5.2 Mouse Behaviour Foundation 442 4.5.3 Các lớp MouseBehaviour 444 4.5.4 Mouse Navigation 447 4.6 Picking Object 450 4.6.1 Using Picking Utility Classes 454 4.6.2 Các hàm API cơ bản trong các lớp Picking 458 4.6.3 Các lớp picking 467 4.6.4 Các lớp Picking Behavior 471 CHƯƠNG 5 474 http://tailieuhay.com 5 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Hoạt Hình 474 Animation - Hoạt hình: 476 Đối tượng Interpolator và Alpha với hoạt ảnh dựa thời gian 477 Alpha 477 Sử dụng các đối tượng Interpolator và Alpha: 480 Ví dụ sử dụng lớp Alpha và RotationInterpolator: 480 Alpha API: 486 Các lớp hành vi Interpolator : 489 Core Interpolator API: 504 Các lớp đối tượng nội suy đường: 513 Lớp Billboard : 522 Sử dụng đối tượng Billboard 523 Chương trình ví dụ sử dụng Billboard 525 Giao diện lập trình ứng dụng của Billboard (Billboard API) 529 OrientedShape3D 531 Giao diện lập trình ứng dụng của OrientedShape3D 532 Ví dụ sử dụng OrientedShape3D 533 Hoạt ảnh mức chi tiết (Level Of Detail Animations) 535 Sử dụng đối tượng DistanceLOD 536 Các lỗi thường gặp khi sử dụng LOD 537 Ví dụ sử dụng DistanceLOD 537 Giao diện lập trình ứng dụng DistanceLOD API 544 Morph 545 Sử dụng đối tượng Morph 546 Ví dụ sử dụng Morph 547 Giao diện lập trình ứng dụng Morph API 553 Giao diện GeometryUpdater 554 Sử dụng GeometryUpdater 555 Chương trình ví dụ hệ thống phân tử đài phun nước sử dụng GeometryUpdater 556 Lời nói đầu Sự phát triển của khoa học, kĩ thuật, nghệ thuật, kinh doanh, và công nghệ luôn luôn phụ thuộc vào khả năng truyền đạt thông tin của chúng ta, hoặc thông qua các bit dữ liệu lưu trữ trong microchip hoặc thông qua giao tiếp bằng tiếng nói. Câu châm ngôn từ xa xưa “một hình ảnh có giá trị hơn cả vạn lời" hay "trăm nghe không bằng một thấy" cho thấy ý nghĩa rất lớn của hình ảnh trong việc chuyển tải thông tin. Hình ảnh bao giờ cũng được cảm nhận nhanh và dễ dàng hơn, đặc biệt là trong trường hợp bất đồng về ngôn ngữ. Do đó không có gì ngạc nhiên khi mà ngay từ khi xuất hiện máy tính, các nhà nghiên cứu đã cố gắng sử dụng nó để phát sinh các ảnh trên màn hình. Trong suốt gần 50 năm phát triển của http://tailieuhay.com 6 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D máy tính, khả năng phát sinh hình ảnh bằng máy tính của chúng ta đã đạt tới mức mà bây giờ hầu như tất cả các máy tính đều có khả năng đồ họa.Đồ họa máy tính là một trong những lĩnh vực lí thú nhất và phát triển nhanh nhất của tin học. Ngay từ khi xuất hiện, đồ họa máy tính đã có sức lôi cuốn mãnh liệt, cuốn hút rất nhiều người ở nhiều lĩnh vực khác nhau như khoa học, nghệ thuật, kinh doanh, quản lí, Tính hấp dẫn và đa dạng của đồ họa máy tính có thể được minh họa rất trực quan thông qua việc khảo sát các ứng dụng của nó. Ngày nay, đồ họa máy tính được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, thương mại, quản lí, giáo dục, giải trí, … Số lượng các chương trình đồ họa ứng dụng thật khổng lồ và phát triển liên tục.Trong lĩnh vực công nghiệp,CAD(computer-aided design) đã được sử dụng hầu hết trong việc thiết kế các cao ốc, ô tô, máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ, máy tính,…Trong lĩnh vực giải trí,nghệ thuật, đồ họa máy tính giúp ta tạo ra các chương trình trò chơi,các kĩ xảo điện ảnh cho các nhà làm phim,hay ngay chính giao diện đồ họa đã làm nâng cao khả năng giao tiếp giữa người và máy tính. Để có thể làm được những ứng dụng đồ họa hữu ích cho cuộc sống,trước hết chúng ta cần phải có một nền tảng vững chắc về lập trình đồ họa.Có rất nhiều ngôn ngữ hỗ trợ lập trình đồ họa máy tính,mỗi ngôn ngữ được xây dưng trên những thư viện đồ họa riêng,có những thế mạnh riêng.Và khi nói về lập trình đồ họa,chúng ta không thể không nói đến ngôn ngữ Java,một ngôn ngữ rất mạnh trong lĩnh vực này.Với mục đích nghiên cứu,tìm hiểu và mang đến cho những ai muốn tìm hiều về lập trình đồ họa một tài liệu thiết thực,nhóm chúng em đã chọn đề tài làm tutorial về lập trình đồ họa trên nền tảng ngôn ngữ lâp trình Java,dựa trên các tài liệu training trên mạng của hãng Sun.Vì là lần đầu làm tài liệu tham khảo http://tailieuhay.com 7 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D nên chúng em không tránh khỏi sai sót.Chúng em mong thầy xem xét và góp ý cho tài liệu này.Chúng em chân thành cảm ơn. http://tailieuhay.com 8 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Phần 1 Lập trình đồ họa với Java 2D http://tailieuhay.com 9 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Chương 1 Tổng quan về Java 2D API Java 2D™ API tăng cường về khả năng đồ hoạ, văn bản và ảnh của Abstract Windowing Toolkit (AWT), giúp phát triển về giao diện người sủ dụng và ứng dụng về JAVA trong một số lĩnh vực mới.Cùng với khả năng mạnh về đồ hoạ ,phông chữ và ảnh trong các API, thì Java 2D API còn hỗ trợ những thuộc tính và thành phần màu sắc đã được nâng cao, và thành công trong việc biểu diễn các bề mặt hình học tuỳ ý và một kiểu tô trát chuẩn cho máy in và thiết bị hiển thị. Java 2D API cũng cho phép tạo ra các thư viện đồ hoạ mở rộng,như các thư viện của CAD-CAM và các thư viện tạo hiệu ứng đặc biệt cho ảnh và đồ hoạ, cũng như việc tạo ra các bộ lọc đọc/viết file ảnh và đồ hoạ.Khi được sử dụng kết hợp với Java Media Framework Java Media APIs khác ,thì Java 2D APIs có thể được sử dụng để tạo ra và hiển thị hiện thực ảo và các dạng đa phương tiện khác. Java Animation và Java Media Framework APIs dưa trên Java 2D API để hỗ trợ việc tô trát(rendering). 1.1 Enhanced Graphics, Text, and imaging Nếu các phiên bản trước của AWT chỉ cung cấp các gói tô trát(rendering) đơn giản chỉ phù hợp cho việc rendering các trang HTML đơn giản,mà không đáp ứng đủ cho các dạng đồ hoạ,văn bản và ảnh phức http://tailieuhay.com 10 [...]... tô trát đồ họa đơn giản không có gì thay đổi khi thêm vào Java 2D APIs Để tô trát đồ họa thì phải thiết lập các thông số về đồ họa và gọi phương thức của đối tượng Graphics Trong Java 2D API, lớp Graphics2D mở rộng lớp Graphics để hỗ trợ thêm nhiều thuộc tính đồ họa và cung cấp thêm các phương thức cho quá trình tô trát http://tailieuhay.com 11 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D The Java 2D API tự... 1.4 The Java 2D API Packages Các lớp Java 2D API được tổ chức trong các package sau: http://tailieuhay.com 21 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D • java. awt • java. awt.geom • java. awt.font • java. awt.color • java. awt.image • java. awt.image.renderable • java. awt.print Package java. awt bao gồm các lớp Java 2D API đã đề cập ở trên và các interface đã tồn tại trước đó và các interface fát triển thêm (Rõ... bản ,đồ họa và ảnh dựa trên công nghệ Java 2D http://tailieuhay.com 24 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Chương 2: Rendering with Graphics2D Graphics2D mở rộng java. awt.Graphics để tạo ra điều khiển tinh vi hơn về biểu diễn các hình ,văn bản và ảnh Quá trình tô trát Java 2D được điều khiển thông qua đối tượng Graphics2D và các thuộc tính trạng thái của nó Các thuộc tính tạng thái Graphics2D , như là... chứa các lớp và các giao diện được sử dụng cho việc bố trí văn bản và định nghĩa các kiểu font: Gói java. awt.color chứa các lớp và các giao diện cho việc định nghĩa các không gian màu và các mẫu màu: Các gói java. awt.image và java. awt.image.renderable chứa các lớp và các giao diện cho việc định nghĩa và tạo bóng của ảnh http://tailieuhay.com 23 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Package java. awt.image... thẳng và các phép biến đổi,được áp dụng cho các đối tượng đồ họa khi chúng được tô trát Tập các thuộc tính trạng thái kết hợp với Graphics2D được tham chiếu tới như là Graphics2DContext Để tô trát văn bản ,hình và ảnh,cần thiết lập Graphics2D context và sau đó gọi một trong các phương thức tô trát Graphics2D như draw hay fill http://tailieuhay.com 25 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D 2.1 Các lớp và. .. một đối tượng đồ họa sử dụng Java 2D API, cần thiết lập ngữ cảnh Graphics2DContext và sử dụng một trong các phương thức tô trát Graphics2D đối với đối tượng Có thể thay đổi các thuộc tính trạng thái mà tạo nên ngữ cảnh Graphics2D như : • Thay đổi độ rộng của nét bút • Thay đổi cho các nét bút kết hợp với nhau như thế nào http://tailieuhay.com 27 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D • Thiết lập một khung.. .Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D tạp Thì Java 2D API cung cấp gói tô trát đẩy đủ các tính năng bằng cách mở rộng AWT để hỗ trợ cho đồ hoạ và các thao tác rendering Ví dụ như thông qua các lớp đồ hoạ cho phép vẽ hình chữ nhật,hình ôval ,và các đa giác Đồ hoạ 2D tăng cường về khái niệm của phép tô trát hình học bằng cách cung cấp... trong java. awt là các lớp của Java 2D ) Package java. awt.geom bao gồm các classe và interface có liên quan đến việc định nghĩa các dạng hình học nguyên thủy: http://tailieuhay.com 22 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Có nhiều dạng hình học nguyên thủy ứng với các phần implementation Float và Double Điều này cho phép các implementation có thể ở hai mức chính xác là giá trị single và double Gói java. awt.font... Graphics2D Để cung cấp các thuộc tính mở rộng về đồ họa trong đó bao gồm cả yếu tố tương thích với các phần mềm đồ họa khác, Graphics2D mở rộng các lớp Graphics trong JDK1.1 • paint • paintAll • update • print http://tailieuhay.com 19 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D • printAll • getGraphics JDK 1.1 applet thông dịch ngữ cảnh đồ họa mà được đưa vào như là một thể hiện của lớp Graphics Để có thể truy... http://tailieuhay.com 20 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Trong phần mềm JDK 1.1 , Rectangle là một đối tuợng mở rộng đơn giản Bây giờ mở rộng các lớp Rectangle2D mới và triển khai cả hai interface Shape và Serializable Hai lớp cha được thêm vào phân cấp của lớp Rectangle là RectangularShape và Rectangle2D Các Applet được viết cho phần mềm JDK 1.1 không truy cập được các lớp mới và các phần triển khai . ơn. http://tailieuhay.com 8 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Phần 1 Lập trình đồ họa với Java 2D http://tailieuhay.com 9 Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Chương 1 Tổng quan về Java 2D API Java 2D API tăng. Lập trình đồ họa trên Java 2D và 3D Phần 1 9 Lập trình đồ họa với Java 2D 9 Chương 1 10 Tổng quan về Java 2D API 10 1.1 Enhanced Graphics, Text, and. 194 Phần 2 207 Lập trình đồ họa với Java 3D 207 CHƯƠNG 1 208 NHẬP MÔN LẬP TRÌNH TRÊN JAVA 3D 208 1.1 Tổng quan về Java 3D API ™ 208 1.2 Các vấn đề cơ bản về Java 3D API™ 209 1.3 Xây dựng đồ thị khung